Введение. В инженерном образовании при изучении общей гидравлики и гидравлики сооружений большая роль отводится учебным гидравлическим экспериментам. Однако учебные заведения слабо оснащены традиционными лабораторными стендами ввиду их высокой стоимости (более 1 млн руб.). Кроме того, эти стенды не позволяют проводить наглядные демонстрации гидравлических явлений и изучать мостовую гидравлику. Поэтому проблема создания и организации выпуска эстетичной, простой, удобной в эксплуатации, универсальной и недорогой учебной демонстрационно-лабораторной техники для изучения гидравлики чрезвычайно актуальна.
В связи с этими обстоятельствами в Томском архитектурно-строительном университете (ТомГАСУ) разработаны мини-лаборатории «Капелька-1, 2, 3» в составе 10-ти учебных устройств с вышеуказанными свойствами. Они предназначены для увлекательных демонстраций гидравлических явлений, приборов и режимов работы гидросооружений, а также для выполнения ряда учебных лабораторных работ, рекомендованных примерной программой Минобразования РФ по гидравлике.
Технические решения учебных устройств. Устройства разработаны на основе технических решений, защищенных патентами РФ на изобретения (№№ 1721326, 1742655) и свидетельством на полезную модель № 27172 [1–3]. Они миниатюрны и выполнены из прозрачного материала; имеют герметичный корпус с опытными резервуарами и каналами, заполненными водой с красителями или с мечеными частицами; функционируют за счет их наклона или перевертывания. В качестве их прототипов приняты традиционные учебные гидравлические устройства [4, с. 7, 29, 36; 5, с. 6], схемы которых приведены в табл. 1. Здесь же представлен общий вид четырех наиболее характерных устройств из состава минилабораторий. Назначение и возможности всех 10-ти устройств указаны в табл. 2.
Описание мини-лабораторий. Лаборатория «Капелька-1» служит для изучения общей гидравлики и состоит из 4-х устройств (№ 1–4).
Устройство № 1 (размеры 270×180×25 мм, масса 0,5 кг) содержит корпус с отдельными прозрачными герметичными полостями, в которые встроены 5 приборов с исследуемыми жидкостями (табл. 1). Оно позволяет демонстрировать работу приборов для измерения основных физических параметров жидкостей, а также быстро провести такие измерения и сравнить опытные значения со справочными. Приборы 3–5 начинают работать после перевертывания устройства (табл. 2).